【摘要】：傳統(tǒng)使用的兩級式逆變器第一級將直流電進行升壓,第二級完成逆變。這種拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用器件較多、效率低,主要問題是存在一個大容量的儲能電容,體積大且使用壽命較短。當(dāng)前研究結(jié)構(gòu)簡單、效率高的新型光伏發(fā)電逆變器對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就有著重要的意義。針對一種單級式電流型光伏逆變器系統(tǒng)地進行了拓撲研究,分析其工作原理。對單級式三態(tài)電流型光伏逆變器的工作模態(tài)進行了分析,在不同狀態(tài)下建立了狀態(tài)空間模型,并得到狀態(tài)空間平均模型。在此基礎(chǔ)上提出了一種適用于此拓撲的SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)調(diào)制方法。使用Matlab仿真平臺對其進行仿真,仿真結(jié)果表明該逆變器拓撲結(jié)構(gòu)和調(diào)制方法能實現(xiàn)輸入電壓的升降和逆變,完成輸入和輸出之間的功率解耦。為了適應(yīng)直流側(cè)電壓寬輸入范圍,利用H形電感取代單一電感,提出了一種單級式寬輸入三態(tài)光伏逆變器拓撲結(jié)構(gòu)。分析了該逆變器的工作原理,建立了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型,分析了動態(tài)響應(yīng)特性。完成了輸出電壓和功率的控制。同樣搭建了仿真模型,通過仿真,表明改進的單級式寬輸入三態(tài)光伏逆變器適應(yīng)寬電壓輸入,動態(tài)響應(yīng)好。對光伏電池工程實用模型和最大功率點跟蹤(MPPT)基本原理和算法進行研究,系統(tǒng)選擇改進的變步長MPPT算法來完成光伏電池最大功率點跟蹤。完成光伏發(fā)電系統(tǒng)樣機的設(shè)計和搭建。對系統(tǒng)進行實驗驗證,具體包括:逆變器基本功能實驗、MPPT實驗、不同負載情況下的輸出實驗、PI控制實驗以及系統(tǒng)效率試驗。通過實驗和仿真結(jié)果可以得出光伏發(fā)電系統(tǒng)工作正常,輸出特性好,改進的變步長MPPT算法能快速準確跟蹤到最大功率點,控制策略可使輸出電壓和MPPT協(xié)調(diào)輸出,系統(tǒng)效率滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)要求。
[Abstract]:The traditional two-stage inverter boosts the DC voltage at the first stage and completes the inverter at the second stage. This kind of topology structure is complex, using more devices and low efficiency. The main problem is that there is a large capacity of energy storage capacitance, large volume and short service life. At present, the new photovoltaic inverter with simple structure and high efficiency is of great significance to the development of photovoltaic industry. The topology of a single-stage current-source photovoltaic inverter is studied and its working principle is analyzed. The operating modes of a single-stage three-state current-source photovoltaic inverter are analyzed. The state-space model is established under different states and the state-space average model is obtained. On this basis, a SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation) modulation method suitable for this topology is proposed. The Matlab simulation platform is used to simulate the inverter. The simulation results show that the inverter topology and modulation method can realize the input voltage fluctuation and inverter, and complete the power decoupling between input and output. In order to adapt to the wide input range of DC side voltage, a single stage wide input three-state photovoltaic inverter topology is proposed by replacing the single inductor with H-shaped inductor. The working principle of the inverter is analyzed, the steady and dynamic models are established, and the dynamic response characteristics are analyzed. The output voltage and power are controlled. The simulation model is also built. The simulation results show that the improved single-stage wide-input three-state photovoltaic inverter adapts to the wide-voltage input and the dynamic response is good. The practical model of photovoltaic cell engineering and the basic principle and algorithm of maximum power point tracking (MPPT) are studied. The improved variable step size MPPT algorithm is selected to complete the maximum power point tracking of photovoltaic cells. Complete the design and construction of photovoltaic system prototype. The system is verified by experiments, including: inverter basic function experiment, MPPT experiment, output experiment under different load, PI control experiment and system efficiency test. The experimental and simulation results show that the photovoltaic system works normally and has good output characteristics. The improved variable step size MPPT algorithm can track the maximum power point quickly and accurately, and the control strategy can make the output voltage and MPPT output coordinate. The system efficiency meets the requirements of photovoltaic power generation system.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM615;TM464

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本文編號：2299274